储罐焊接防变形措施

储罐焊接防变形措施

摘要：本文主要以150m3储罐为例介绍小型储罐安装焊接防变形措施施工，通过对底板的排版布置、焊接顺序及防变形、施工过程控制进行分析，对类似或同样的小型储罐底板焊接施工起到一定的指导作用。

关键词：底板焊接防变形过程控制

在石化工程建设中，随着装置规模的大型化，储罐的建造越来越多，而且像150m3、300m3这样的储罐在一个单元中成批次的建造很多，这样的小型储罐一般采用倒装法进行施工，本文根据内蒙古东北阜丰工程合成氨二期及技改工程项目150m3储罐施工进行分析。

一、焊接顺序及防变形

底板的排版布置：焊接顺序如下图1-1

图1-1

底板焊接要求：按照图1-1焊接顺序和方向采用分段退焊法或分段跳焊法对称施焊，这种焊接可缩小焊接区与结构整体之间的温差，减少构件受热和冷却不均匀，能有效地消除应力、减少变形。采用分段退焊时，每一段长度约200mm,不宜过长，因每段焊缝是头尾相接，前一段焊缝还没完全冷却下来，后一段焊缝的热量又补充到前一段，给前一段退火的机会，消除应力、提高焊接质量。先焊短焊缝，后焊长焊缝，在焊接短焊焊缝时，要把这两块钢板与周围的所有固焊点去除再焊；长焊缝焊接时，不要把所有的焊缝全部拼接后再焊，而采拼一段焊一段完后再拼一段。先焊短焊缝，使中幅板短焊缝在自由状态下进行，由内向外焊接后，使罐底板变成若干可以自由收缩、基本无应力的中幅长条，再将各长条由内向外焊接起来，也属于在无约束的自由收缩状态下成型，这样引起的焊接波浪变形和焊接应力都较小；小电流多层多道焊，同一组内的焊缝同时焊接，电焊要均匀分布，分段长度要一致，焊接层数相同，焊接电流和焊接速度一致，层与层之间的焊接接头要错开；焊接应由内向外、由中心向四周方向进行，使内部焊缝的纵向和横向变形不受到外部焊缝的约束而降低变形。

二、焊接卡具使用

1、焊接之前要选择合适的防变形卡具，焊接变形是不可能避免的，采取有效的卡具使其有序较小变形，避免出现应力集中。

防变形卡具如下图1-2

图1-2

2、壁板焊接顺序及防变形

纵缝组对完之后焊接之前要点焊图2-1的纵缝防变形板，每道纵缝使用3块，纵缝在里外全部焊接完毕后再拆除防变形板。

壁板先焊接立缝，后焊接环缝，立缝焊接要求：电焊均布对称，焊完一条缝，电焊按同一方向旋转，焊接电流一致，焊接速度一致，焊接层数一致，每条立缝从下向上焊接。

壁板环缝焊接要求：电焊均布对称，划分出每个电焊焊接的范围，电焊按同一方向旋转焊接，焊接电流一致，焊接速度一致，焊接层数一致

图2-1

3、壁板与边缘板的大角焊缝的工艺措施

大角焊缝是储罐受力最不利的地方，是储罐最薄弱的环节，为保证强度，采用双面多层角缝，焊缝载面尺寸大，焊接收缩变形量大。为减少变形，应采用如下方法。

1)大角缝按圆周均分N 区，每区均分M 段，由N 名焊工同时同向对称施焊，各区域内的焊缝采用分段退焊法或分段跳焊法施焊。

2)先焊内侧环形角焊道，再焊完外侧环形角焊缝，以防止边缘板外侧翘起。

3)在罐体内部，沿圆周N 等分，等分间距1～2m，在等分点上用12#槽钢以与底板成对45°夹角焊在壁板与边缘板之间，使壁板与边缘板成垂直刚性固定，限定底板翘起变形，从而减少大角焊缝的角变形。

4)反变形用的槽钢待大角焊缝冷却后再拆除，且在拆除前用大锤敲打一圈大角焊缝，以释放收缩应力、消除变形。

4、顶板焊接顺序

包边角钢焊接如图3-1

图3-1

焊接顺序：先焊接1号缝，后花焊2号缝，再焊接3号缝，3号焊接完毕，全满焊2号缝。

1号缝焊接：电焊对称均布，按同一方向旋转分段跳焊，要求焊接电流一致，焊接速度一致，焊接层数一致。

2号缝焊接：首先电焊对称均布分段花焊，等焊完3号缝再全焊。

3号缝焊接：焊完顶板焊缝后，焊接3号缝，焊接要求同1号缝。

顶板焊接：先焊接瓜皮板焊缝，焊接从包边角钢向中心，电焊对称均布，分段跳焊，然后按同一方向旋转，焊接电流一致，小电流多层多道焊，焊接速度一致，焊接层数一致；瓜皮板焊接完毕，再焊接包边角钢3号缝，焊接要求同1号缝；3号缝焊接完毕，焊接中心顶板焊缝。

5、其它的焊接工艺措施

1)用CO2 气体保护焊来代替手工电弧焊，坡口角度小，焊缝载面尺寸小，焊速快，焊缝线能量小，焊接受热面小，变形和应力也相应减小，同时提高工效，缩短工期。

2）在保证焊接质量的前提下，尽量采用较低的焊接电流，较小的坡口间隙和角度，较快的焊接速度。减少焊接截面积，降低焊接线能量，从而减少变形和应力。

3)焊接后采用缓慢的冷却速度，使组织较均匀且细化，焊缝及热影响区产生较多塑性和韧性较好的组织，而减少淬硬组织，降低脆性，提高焊缝的机械性能，同时减少焊接应力和变形。

4)施工环境温度要高，不宜在低温下操作，这样，组对和焊接时构件温差小，冷却速度慢，变形和应力也小。

5)所有的焊工都要持证上岗。在同一种焊接工艺和施工条件下，其焊接速度要差不多，以便同速焊。

结束语：

总上所述，是本人在内蒙古东北阜丰合成氨工程项目中对小型储罐安装焊接的总结及分析，掌握储罐罐底的焊接变形和防止变形的机理，制定出合理的设计方案，运用合理的焊接工艺，可有效地控制储罐罐底的焊接变形，在保质、保量、保安全的前提下，大幅度的提高施工质量，在验收中主体质量和施工方法及施工组织得到了业主的好评，以上分析对今后类似或同样的储罐施工从前期准备、到储罐安装起到有效的指导作用。

参考文献：

1、立式圆筒形钢制焊接储罐施工及验收规范GB50128-2005

2、张洪哲《焊接应力和变形的控制方法》［j］企业科技与发展2009